JP2015053745A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄損、更にはコギングトルクを低減できる回転電機を提供する。【解決手段】フレーム５と固定子コア２の間に絶縁シート６を挟む。または、フレーム５と固定子コア２が互いに対向する面において、フレーム５もしくは固定子コア２のいずれかもしくは両方に化学絶縁処理膜７を施す。これにより、カシメ４とフレーム５を介して短絡する渦電流経路を断ち切るとともに、固定子コア２の内面の真円度を向上させて、鉄損とコギングトルクを低減することができる。【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機において、鉄損、更にはコギングトルクを低減する技術に関する。

図７は、従来の回転電機５００の要部構成図である。回転電機５００の固定子１は、分割コア３で構成された固定子コア２と、フレーム５とを備える。尚、この固定子１の固定子コア２で囲まれる内側に図示しない回転子が配置されて、回転電機５００が出来上がる。固定子コア２を構成する分割コア３は積層された複数の電磁鋼板とこれを固定するカシメ４からなる。ここでは、固定子コア２を構成する分割コア３が１２個ある８極１２スロットの表面磁石型回転電機の構成例を示した。また、図７の構成例は、１つの分割コア３にはカシメ４が３箇所施された例であるため、固定子コア２におけるカシメ４は合計３６箇所となる。

回転電機５００、特に電動機においては、近年の省エネ志向などにより高い効率が要求される。効率を高めるための方法として、発生する鉄損を低減するという方法が考えられる。そこで、発生する鉄損を低減するために、回転電機５００を構成する固定子や回転子のコアに鉄損の低い素材（電磁鋼板など）を用いることがしばしば行われている。

しかし、単純に固定子や回転子に鉄損の低い素材を用いても、回転電機５００の鉄損が想定ほど下がらない場合が多い。これは、例えば、固定子コア２を加工し、フレームに組み込むことによって鉄損などの磁気特性が劣化するためである。

しかも、例えば、固定子コア２を電磁鋼板によって構成した場合、電磁鋼板のグレードが高い、つまり鉄損が低い電磁鋼板ほど磁気特性の劣化は大きくなる。これはグレードが高くなるに従い、Ｓｉ（シリコン）などの添加物が増えることで、加工性が悪化することなどが要因として考えられている。そこで、このような固定子コア２の加工や組立てに起因する鉄損などの磁気特性の劣化を最小限に抑えるための工夫が施されている。勿論、図示しない回転子についても同様である。

例えば、固定子コア２の焼きばめ、もしくは圧入によるフレーム５への固定の工程において、固定子コア２に応力が発生することが知られている。特に固定子コア２のヨーク部においては、その応力は磁束と平行方向に圧縮力として働き、鉄損を著しく増大させる。

そこで、固定子コアに発生する応力を緩和し、鉄損の増大を最小限に抑える工夫が例えば特許文献１に開示されている。すなわち、特許文献１では、上述のような固定子コアに発生する応力による鉄損の増大を最小限に抑える方策として、電動機固定子において、無方向性電磁鋼板の圧延方向が持つヒステリシス損での圧縮応力に対する耐性が高いという特性を効果的に利用して、圧縮応力の影響を軽減することで鉄損の増大を抑えることが提案されている。

また、電磁鋼板をコアとして用いる場合に、プレス打抜きやカシメによる電磁鋼板同士の締結（固定）を行うと、コアの加工部近傍に残留応力が発生し、鉄損の増加に繋がることが知られている。そこで、コアの焼鈍を行うことで残留応力を解放しコアの磁気特性を回復させることが一般に行われている。

特開２００７−３３６６９０号公報

しかし、図７に示した回転電機５００の構成例では、上述のように、固定子コア２におけるカシメ４が合計３６箇所あり、この固定子コア２を焼きばめや圧入などによって金属製のフレーム５に固定すると、固定子コア２の外周面とフレーム５の内面とが接触することによってカシメ４とフレーム５を介した短絡による渦電流が多量に流れて、大きな渦電流損（鉄損）を発生させる。そのため、回転電機５００の高効率化を図ることが困難になる。

また、図７の構成例において、フレーム５に固定子コア２を固定するときに、固定子コア２に歪みが発生すると、固定子コア２の内面２ａの真円度（真円の度合い）が低下して、固定子コア２と固定子コア２で囲まれる内側に配設される（図示しない）回転子との間のギャップの形状が不均一となり、磁気エネルギーの周方向の分布がアンバランスとなる。この磁気的なアンバランスのために、永久磁石を含む回転子のトルク変動（コギングトルク）の波形には、回転子が１周する間に磁極の数だけ脈動する成分（いわゆる極数成分）が重畳し、コギングトルクのpeak to peak値が増大してしまう。そして、上記のようなコギングトルクの増大により、回転子の高精度制御が困難になる。このコギングトルクは回転子の制御にとって外乱として作用するため、回転電機５００を高精度に制御するためには、出来るだけ小さくすることが求められる。

なお、上記のような、固定子コア内面の真円度の低下によりコギングトルクが増大する問題は、図７の構成例のように、複数の分割コア３を、回転子を周方向に取り囲む環状配置となるように互いに組み合わせて一体構造にした固定子コア２を外周側のフレーム５により支持固定する構成においては、例えばフレーム５内面の真円度が固定子コア２内面の真円度に直接的に影響するので、特に問題となる。このフレーム５は内面が円筒面となるように作製されているが、その内面形状は実際には加工精度の影響によりわずかに真円からずれている。フレーム５の内面を機械加工により円筒面とするべく作製しても、なおその際の残余の形状誤差が問題となるのが実情である。しかも、その形状誤差を極限まで削減することは、加工コストの上昇を伴うこととなる。

近年、回転電機５００の高効率化と高精度制御に対する要求は厳しくなっているが、上述のような問題を考慮すると、従来の対策では十分に要求を満たすことが出来ないと考えられる。

この発明の目的は、前記の課題に鑑みて、鉄損、更にはコギングトルクを低減できる回転電機を提供することにある。

前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、金属製のフレームと、カシメが施された固定子コアと、前記金属製のフレームと前記固定子コアの間に両者に接して配置される絶縁材とを有する回転電機であって、前記絶縁材で前記フレームと前記固定子コアとを絶縁し、且つ、前記フレームの内面の凹こみもしくは前記固定子コアの外周面の凹こみを前記絶縁材により平坦化した構成とする。

また、特許請求の範囲の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記固定子コアが分割コアからなるとともに、該分割コアが積層された複数の電磁鋼板からなり、該電磁鋼板がカシメにより固定され、該固定子コアが前記フレームに焼きばめまたは冷やしばめもしくは圧入で固定されるとよい。

また、特許請求の範囲の請求項３記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記絶縁材が、絶縁シート、化学絶縁処理膜もしくは塗布される絶縁部材のいずれかであるとよい。

また、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、請求項1〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記絶縁シートが、前記フレームと固定子コアの間に挟み込まれ、前記固定子コアが前記フレームに焼きばめもしくは冷やしばめのいずれかで固定されるとよい。

また、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記化学絶縁処理膜が、前記固定子コアと対向する前記フレームの内面もしくは前記フレームに対向する前記固定子コアの外周面に形成され、前記固定子コアが前記フレームに焼きばめ、冷やしばめもしくは圧入のいずれかで固定されるとよい。

また、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明において、前記化学絶縁処理膜が、金属を化成処理して形成される絶縁物であるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記絶縁部材が、ポリイミドもしくはエポキシであり、前記固定子コアが前記フレームに焼きばめもしくは冷やしばめのいずれかで固定されるとよい。

この発明によれば、金属製のフレームとカシメが施された固定子コアとの間に絶縁材を両者に接して配置し、両者を焼きばめ、冷やしばめもしくは圧入により固定することで、回転電機における鉄損とコギングトルクを低減させることができる。

この発明の第１実施例に係る回転電機１００の要部構成図である。 固定子コア２を構成する分割コア３の要部構成図である。 渦電流の経路を示す図であり、（ａ）はカシメ４単独に流れる渦電流の経路を示す図、（ｂ）は、フレーム５とカシメ４に流れる渦電流の経路を示す図である。 カシメ４や焼きばめによる鉄損の増加を本発明者が実験で確認した結果の図であり、（ａ）はヒステリシス損を示す図、（ｂ）は渦電流損を示す図である。 この発明の第２実施例に係る回転電機２００の要部構成図であり、同図（ａ）は全体図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＧ部拡大図である。 この発明の第３実施例に係る回転電機３００の要部構成図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は固定子コア２の断面図である。 従来の回転電機５００の要部構成図である。

実施の形態を以下の実施例で具体的に説明する。従来構造の部位と同一部位には従来の符号と同一の符号を付した。

図１は、この発明の第１実施例に係る回転電機１００の要部構成図である。この図は、アルミニウムなどの金属製のフレーム５に固定子コア２が固定された状態を示している。
回転電機の固定子１は、分割コア３で構成された固定子コア２、アルミニウムなどの金属で形成された金属製のフレーム５およびフレーム５と固定子コア２間を電気的に絶縁する絶縁材である絶縁シート６を備える。固定子コア２を構成する分割コア３は、それぞれ、積層された複数の電磁鋼板がカシメ４により固定されて一体化されたものである。固定子コア２はフレーム５に絶縁シート６を挟んで焼きばめまたは冷やしばめで固定される。

絶縁シート６の耐熱性が高い場合はフレーム５を高温にする焼きばめを施し、耐熱性が低い場合は固定子コア２を冷却する冷やしばめを施す。尚、この固定子１の固定子コア２で囲まれる内側に図示しない回転子が配置されて、回転電機１００が構成される。また、本発明は、回転電機１００の極数、スロット数、回転子や固定子の形状などによる制限は受けない。

前記絶縁シート６を挟むことで、固定子コア２とフレーム５を介する（図３（ｂ）の短絡経路９に流れる）渦電流による渦電流損の増加を抑制（減少）することができる。
また、フレーム５の内面を加工した際に、加工誤差によってフレーム５の内径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合、もしくは固定子コア２を打抜いた際に、打抜き誤差によって固定子コア２の外径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合には、前記絶縁シート６を挟むことで、フレーム５の内面の数１０μｍ程度の凹こみおよび固定子コア２の外周面の数１０μｍ程度の凹こみが解消されて、フレーム５に焼きばめされた固定子コア２の内面２ａは略真円（例えば、数μｍのオーダーの歪みで真円）になる。その結果、固定子コア２の内面２ａの真円度が向上することで、コギングトルクの低下を図ることができる。尚、絶縁シート６の厚さは、例えば凹こみの深さ程度にし、凹こみの深さに応じて絶縁シート６の厚さを変えることで凹こみは解消できる。

図２は、固定子コア２を構成する分割コア３の要部構成図である。分割コア３は、上述のように積層された複数の電磁鋼板がカシメ４により固定されて一体化されたものである。図１の回転電機１００として、ここでは８極１２スロットの表面磁石型回転電機を例として挙げた。また、図１の構成例は、１つの分割コア３あたりカシメ４が３箇所施された例であり、固定子コア２におけるカシメ４は合計３６（＝３×１２）箇所となる。このカシメ４は分割コア３の電磁鋼板面を殴打して形成され、この殴打で形成された凹部は電磁鋼板面を被覆する数μｍの絶縁膜を破り、互いに電気的に接続し導通領域となる。

実施例１においては、フレーム５と固定子コア２の間のすべての箇所に絶縁シート６を挟むことで、カシメ４とフレーム５を介した短絡による渦電流を断ち切る（図３（ｂ）の短絡経路９を切断する）。絶縁シート６としては、例えば、数１０μｍ程度の薄い絶縁紙などを用いることができる。勿論、絶縁紙に限らず樹脂や顔料など絶縁性を示す様々な材料のシートを用いることができる。この絶縁シート６は、焼きばめや冷やしばめの工程の際にフレーム５と固定子コア２の間に挟み込まれる。挟み込む方法としては、焼きばめの場合はフレーム５と対向する固定子コア２の外周面に絶縁シート６を貼り付ける。１００〜２００℃程度にフレーム５を加熱し膨張させて内径が大きくなった状態にして、フレーム５を絶縁シート６が貼り付けられた固定子コア２にセットする。フレーム５の温度を低下させてフレーム６の内径を縮小させて、絶縁シート６が貼り付けられた固定子コア２がフレーム５に焼きばめされる。また、絶縁シート６の耐熱性が低い場合には、固定子コア２を冷却して、絶縁シート６が貼り付けられたフレーム５に固定子コア２が冷やしばめされる。

図３は、渦電流の経路を示す図であり、同図（ａ）はカシメ４単独に流れる渦電流の経路８を示す図、同図（ｂ）は、フレーム５とカシメ４に流れる渦電流の経路９を示す図である。

前記の絶縁シート６によって、同図（ｂ）の経路９は遮断されて、同図（ａ）の経路８で流れる渦電流のみになる。そのため、絶縁シート６を挟み込むことで、渦電流損を減少させることができる。後述の図４（ｂ）によると、絶縁シート６を挿入することで、渦電流損を１．７から１．２に低減し、カシメ４のみの渦電流損まで低下させることができる。

尚、フレーム５と固定子コア２の間の面すべてに絶縁シート６を挟む必要は必ずしもない。しかし、絶縁シート６を一部にしか挟まない場合には、カシメ４とフレーム５を介した短絡による渦電流を完全に断ち切ることはできない。しかも、焼きばめや冷やしばめの際に固定子コア２が所定の位置からずれる場合が発生する。固定子コア２がずれると、絶縁シート６が欠落した箇所では固定子コア２とフレーム５の間の電気的絶縁がなくなり、渦電流が増大する。また、後述するコギングトルクが増大し、高精度な回転子の制御が困難になる。そのため、フレーム５と固定子コア２の間の面すべてに絶縁シート６を挟むことが好ましい。

図４は、カシメ工程、焼きばめ工程を経た場合の鉄損の増加を本発明者が実験で確認した結果の図であり、同図（ａ）はヒステリシス損を示す図、同図（ｂ）は渦電流損を示す図である。

ここでは、実験に当たっては、固定子コア２の内径および外径と同一のリング状の電磁鋼板を積層したリングコアを用いて、各段階での鉄損であるヒステリシス損および渦電流損の変化を測定した。

図４（ａ）および図４（ｂ）において、Ａはリングコアにカシメ４を施さない場合、Ｂは前記のリングコアにカシメ４を施した場合、Ｃはカシメ４を施さない前記リングコアをフレーム５に焼きばめた場合、ＤはＢの状態で前記のリングコアをフレーム５に焼きばめた場合、ＥはＤの状態に１０μｍ程度の厚さの絶縁シート６（絶縁紙）を挟み込んだ場合の測定結果を示す。ヒステリシス損と渦電流損はＡの状態を基準に規格化した。

前記のリングコアにカシメ４を施すと（Ｂの状態）、残留応力によりヒステリシス損が増加する。また、カシメにより渦電流損が増加する。一方、フレーム５にカシメ４が無いリングコアを焼きばめすると（Ｃの状態）、発生する応力によりヒステリシス損が顕著に増加する。

これに対し、カシメ４を施した上にフレーム５に焼きばめしたリングコアにおいては（Ｄの状態）、渦電流損が異常に増加している。これはカシメ４とフレーム５を介した短絡による渦電流損（短絡経路９に流れる渦電流による損失）の増加に起因すると考えられる。実際、カシメ４とフレーム５を介した短絡経路９を遮断するため、フレーム５とリングコアの間に絶縁紙などの絶縁シート６を挟みこんだ場合（Ｅの状態）では渦電流損の増加は抑制され、Ｄの状態と比較すると渦電流損は減少する。

このように、カシメ４とフレーム５を介した短絡経路９による渦電流損の増加を防ぐためには、フレーム５とリングコアの間に絶縁シート６を挟んで、両者間を電気的に絶縁することが有効である。絶縁シート６を挟み込むことで、カシメ４とフレーム５を介した短絡経路９は断ち切られ、フレーム５にリングコアを焼きばめしたとき（Ｄの状態）の渦電流損を減少させることができる。その結果、回転電機１００の鉄損を減少させることができる。前記のリングコアを前記の実際使用される固定子リング２に置き換えた場合も同様の結果が得られるものと推察される。

図５は、この発明の第２実施例に係る回転電機２００の要部構成図であり、同図（ａ）は全体図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＧ部拡大図である。この図は、フレーム５に固定子コア２が固定された状態を示している。

実施例２における実施例１との違いは、絶縁シート６の代わりに金属製のフレーム５内面に絶縁材である化学絶縁処理膜７を形成した点である。フレーム５と固定子コア２の固定は焼きばめ、冷やしばめもしくは圧入で行なわれる。この場合も実施例１と同様の効果が得られる。すなわち、この化学絶縁処理膜７を形成することで、カシメ４とフレーム５を介した短絡による渦電流を断ち切ることができる。

フレーム５内面のすべてに化学絶縁処理膜７を形成することで、この化学絶縁処理膜７が絶縁膜となりカシメ４とフレーム５を介した短絡による渦電流を断ち切ることができるが、勿論、この化学絶縁処理膜７を一部にのみ形成しても効果は出る。しかし、一部にのみ形成した場合には、カシメ４とフレーム５を介した短絡による渦電流を完全に断ち切ることはできない。

また、一部にのみ形成した場合には、固定子コア２がすれて固定され、コギングトルクを増大させることがあるため、フレーム５内面のすべての面に化学絶縁処理膜７を形成することが好ましい。

前記の化学絶縁処理膜７は、例えば、酸などを用いた化成処理等で形成された絶縁性を示す物質の膜が考えられる。具体的に説明すると、化学絶縁処理膜７は、例えば、金属製のフレーム５がアルミニウムで形成されている場合、フレーム５の内面を酸化して（化成処理して）酸化アルミニウム膜（絶縁性を示す物質膜）を形成することで得られる。

フレーム５の内面を化成処理して酸化アルミニウム膜などの絶縁膜が生成されると、その分、フレーム５の内面の体積が増加して、フレーム５の内径が若干減少する。
そのため、フレーム５の内面を加工した際に、加工誤差によってフレーム５の内径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合には、フレーム５の内面の内の凹部（数１０μｍ程度の凹み）の箇所の化成処理時間を上記箇所以外での化成処理時間よりも長くすることで、化成処理によるフレーム５の上記箇所での内径の減少分を上記箇所以外での内径の減少分より大きくすることにより、フレーム５の内面の真円度を向上させることができる。フレーム５の内面の真円度を高めることで、このフレーム５に固定される固定子コア２の内面の歪みが防止され、固定子コア２の内面の真円度が向上する。固定子コア２の内面の真円度が高まることで、歪みに起因するコギングトルクを減少させることができる。また、固定子コア２を打抜いた際に、打抜き誤差によって固定子コア２の外径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合にも、フレーム５の内面のうち、固定子コア２の外周面の凹部（数１０μｍ程度の凹み）に対応する箇所の化成処理時間を上記箇所以外での化成処理時間よりも長くして、化成処理によるフレーム５の上記箇所での内径の減少分を上記箇所以外での内径の減少分より大きくすることにより、フレーム５に固定される固定子コア２の内面の歪みが防止され、固定子コア２の内面の真円度が向上することにより、歪みに起因するコギングトルクを減少させることができる。

なお、上述のフレーム５の内径に凹凸が生じている場合におけるフレーム５の内面に対する化成処理では、フレーム５の内面の内の凹部の箇所（すなわち、外側に奥まっている位置）の化成処理時間を上記箇所以外での化成処理時間よりも長くするが、これに伴ない、化学絶縁処理膜７からなる絶縁層は、フレーム５の内面の内の凹部の箇所では上記以外の箇所よりも厚く形成される。

また、上述のフレーム５の内径に凹凸が生じている場合におけるフレーム５の内面に対する化成処理では、より具体的には、例えば、フレーム５の内面の各位置のうち内側に最も突出している最突出位置に化成処理により形成されるべき化学絶縁処理膜７からなる絶縁層の層厚さを最小層厚さｄｍｉｎとし、フレーム５の内面の上記最突出位置に最小層厚さｄｍｉｎの絶縁層が形成された状態における上記最突出位置での絶縁層内周面の半径寸法を有する円筒面を、基準円筒面とし、化成処理によるフレーム５の内面の各位置での内径の減少分、すなわち、化成処理前のフレーム５の内面の各位置の半径寸法から化成処理によりフレーム５の内面の当該位置に形成された絶縁層の内周面の半径寸法を差し引いた寸法が、化成処理前のフレーム５の内面の各位置の半径寸法から上記基準円筒面の半径寸法を差し引いた寸法となるようにするとよいが、この発明は、上記構成に限定されるものではない。

なお、化成処理前のフレーム５の内面の実際の形状、すなわち内側への突出寸法の周方向位置による変化パターンは複雑なパターンになる場合もあり、この場合、化成処理前のフレーム５の内面の各周方向位置での半径寸法から上記基準円筒面の半径寸法を差し引いた寸法もその周方向位置によって複雑に変化するので、これに合わせて化成処理によるフレーム５の内径の減少分を周方向位置に応じて小刻みに変化させるのでは、これに伴ない化成処理時間も周方向位置に応じて小刻みに変化させることが必要となり、フレーム５の内面への化学絶縁処理膜７からなる絶縁層の形成工程が極めて煩雑なものとなる。

このため、フレーム５の内面の内側への突出寸法の周方向位置による変化パターンに対し、突出寸法の判定レベルを数段階（例えば５段階）設定し、化成処理によるフレーム５の内径の減少分が、突出寸法が同じレベルと判定されている周方向領域ではその突出寸法レベルに対応する共通な減少分となるようにして化成処理を行なうとよい。このような化成処理方法では、突出寸法のレベル分けが粗いほど、フレーム５の内面に形成された化学絶縁処理膜７からなる絶縁層の内側面の真円度も低くなるが、少なくとも、化成処理前のフレーム５の内面の真円度に比べてより高い真円度とすることができる。

また、フレーム５の内面の周方向位置に対応して化成処理による内径の減少分を設定するため、作製されたフレーム５の形状を全数測定して、個別のフレーム５の作製ばらつきに応じて、化成処理による内径の減少分を設定することも可能である。ただし、実際に同一の製造工程で作製されたいくつかのフレーム５を対象に内面の形状、すなわちフレーム５の内面の内側への突出寸法の周方向位置による変化パターンを測定したところ、いずれのフレーム５においても同様な変化パターンが測定された。本願の発明者は、フレーム５の内面において真円度が悪化している技術的理由については必ずしも特定していないものの、再現性つまり系統的な誤差が生じることを確認している。このため、フレーム５の製造品のすべてを対象にした内面の形状測定は通常、必要にはならないと推測している。

このように、フレーム５の内面に対する化成処理によって、フレーム５と固定子コア２間の電気的絶縁およびフレーム５に固定される固定子コア２の内面の真円度の向上を同時に実現することができ、これにより、渦電流損（鉄損）とゴギングトルクの双方を低減することができる。

また、化学絶縁処理膜７の代わりに、ポリイミドやエポキシなどの図示しない絶縁部材をフレーム５の内面に塗布して硬化させた絶縁膜を用いても構わない。この場合は、フレーム５と固定子コア２の固定は焼きばめもしくは冷やしばめで行なわれる。これは圧入すると絶縁部材が損傷を受けて剥がれてしまうためである。

フレーム５の内面に絶縁部材を塗布すると、フレーム５内面にある例えば数１０μｍ程度の凹凸が塗布された絶縁部材で平坦化され、フレーム５の内面の真円度を向上させることができる。フレーム５内面の真円度が高まることで、このフレーム５に固定される固定子コア２の内面の真円度も高まり、コギングトルクの低減を図ることができる。

なお、フレーム５の内面を加工した際に、加工誤差によってフレーム５の内径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合に、フレーム５の内面の内の凹部（数１０μｍ程度の凹み）の箇所での絶縁部材の塗布厚さを、例えば塗布回数を変えることなどにより、上記箇所以外での塗布厚さよりも厚くすることで、フレーム５の内面の真円度を向上させ、これにより、フレーム５に固定される固定子コア２の内面の歪みを防止して、固定子コア２の内面の真円度を向上させるようにすることもできる。また、固定子コア２を打抜いた際に、打抜き誤差によって固定子コア２の外径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合にも、フレーム５の内面のうち、固定子コア２の外周面の凹部（数１０μｍ程度の凹み）に対応する箇所での絶縁部材の塗布厚さを、例えば塗布回数を変えることなどにより、上記箇所以外での塗布厚さよりも厚くすることで、フレーム５に固定される固定子コア２の内面の歪みを防止して、固定子コア２の内面の真円度を向上させるようにすることができる。

また、上述のフレーム５の内径に凹凸が生じている場合におけるフレーム５の内面に対する絶縁部材の塗布処理では、より具体的には、化成処理の場合と同様に、例えば、フレーム５の内面の各位置のうち内側に最も突出している最突出位置に塗布処理により形成されるべき絶縁層の層厚さを最小層厚さｄｍｉｎとし、フレーム５の内面の上記最突出位置に最小層厚さｄｍｉｎの絶縁層が形成された状態における上記最突出位置での絶縁層内周面の半径寸法を有する円筒面を、基準円筒面とし、塗布処理によるフレーム５の内面の各位置での内径の減少分、すなわち、塗布処理前のフレーム５の内面の各位置の半径寸法から塗布処理によりフレーム５の内面の当該位置に形成された絶縁層の内周面の半径寸法を差し引いた寸法が、塗布処理前のフレーム５の内面の各位置の半径寸法から上記基準円筒面の半径寸法を差し引いた寸法となるようにするとよいが、この発明は、上記構成に限定されるものではない。なお、絶縁部材の塗布処理の場合、塗布処理によりフレーム５の内面の各位置に形成された絶縁層の厚さが、フレーム５の内面の当該位置での内径の減少分となる。また、フレーム５の内面に塗布した絶縁部材に硬化処理を施して絶縁膜を形成する場合は、その硬化後の絶縁膜の厚さが上記絶縁層の厚さとなる。

なお、絶縁部材の塗布処理において、化成処理の場合と同様に、塗布処理前のフレーム５の内面の実際の形状、すなわち内側への突出寸法の周方向位置による変化パターンは複雑なパターンになる場合もあり、この場合、塗布処理前のフレーム５の内面の各周方向位置での半径寸法から上記基準円筒面の半径寸法を差し引いた寸法もその周方向位置によって複雑に変化するので、これに合わせて塗布処理によるフレーム５の内径の減少分、すなわち絶縁層の層厚さを周方向位置に応じて小刻みに変化させるのでは、これに伴ない絶縁部材の塗布回数などの塗布条件も周方向位置に応じて小刻みに変化させることが必要となり、フレーム５の内面への絶縁部材の塗布による絶縁層の形成工程が極めて煩雑なものとなる。

このため、絶縁部材の塗布処理においても、化成処理の場合と同様に、フレーム５の内面の内側への突出寸法の周方向位置による変化パターンに対し、突出寸法の判定レベルを数段階（例えば５段階）設定し、絶縁部材の塗布処理によるフレーム５の内径の減少分（すなわち絶縁層の厚さ）が、突出寸法が同じレベルと判定されている周方向領域ではその突出寸法レベルに対応する共通な減少分（すなわち絶縁層の厚さ）となるように絶縁部材を塗布して絶縁層を形成するとよい。このような絶縁部材の塗布処理方法では、突出寸法のレベル分けが粗いほど、フレーム５の内面に塗布された絶縁部材からなる絶縁層の内側面の真円度も低くなるが、少なくとも、絶縁部材を塗布する前のフレーム５の内面の真円度に比べてより高い真円度とすることができる。

図６は、この発明の第３実施例に係る回転電機３００の要部構成図であり、同図（ａ）は全体図、同図（ｂ）は固定子コア２の断面図である。この図は、フレーム５に固定子コア２が固定された状態を示している。

実施例３における実施例２との違いは、前記の絶縁材である化学絶縁処理膜７を固定子コア２外周面に形成した点である。固定子コア２はフレーム５に焼きばめ、冷やしばめもしくは圧入により固定される。この場合も実施例２と同様の効果が得られる。すなわち、この化学絶縁処理膜７の形成により、カシメ４とフレーム５を介した短絡による渦電流を断ち切ることができる。

また、実施例２で述べたフレーム５の内面に対する化成処理と同様に、フレーム５に対向する固定子コア２の外周面を化成処理して絶縁膜が生成されると、その分、固定子コア２の外周面の体積が増加して、固定子コア２の外径が若干増加する。

そのため、固定子コア２を打抜いた際に、打抜き誤差によって固定子コア２の外径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合には、固定子コア２の外周面の内の凹部（数１０μｍ程度の凹み）の箇所の化成処理時間を上記箇所以外での化成処理時間より長くすることで、化成処理による固定子コア２の上記箇所での外径の増加分を上記箇所以外での外径の増加分より大きくすることにより、固定子コア２の外周面の真円度を向上させることができる。固定子コア２の外周面の真円度を高めることで、フレーム５に固定される固定子コア２の内面の歪みが防止され、固定子コア２の内面の真円度が向上することにより、歪みに起因するコギングトルクを減少させることができる。また、フレーム５の内面を加工した際に、加工誤差によってフレーム５の内径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合にも、固定子コア２の外周面のうち、フレーム５の内面の凹部（数１０μｍ程度の凹み）に対応する箇所の化成処理時間を上記箇所以外での化成処理時間より長くして、化成処理による固定子コア２の上記箇所での外径の増加分を上記箇所以外での外径の増加分より大きくすることにより、フレーム５に固定される固定子コア２の内面の歪みが防止され、固定子コア２の内面の真円度が向上することにより、歪みに起因するコギングトルクを減少させることができる。

このように、フレーム５に対向する固定子コア２の外周面に対する化成処理によって、フレーム５と固定子コア２間の電気的絶縁およびフレーム５に固定される固定子コア２の内面の真円度の向上を同時に実現することができ、これにより、渦電流損（鉄損）とコギングトルクの双方を低減することができる。

また、実施例２と同様に、化学絶縁処理膜７の代わりに、ポリイミドやエポキシなどの図示しない絶縁部材を固定子コア２の外周面に塗布して硬化させた絶縁膜を用いても構わない。この場合は、フレーム５と固定子コア２の固定は固定子コア２を焼きばめもしくは冷やしばめで行なわれる。これは圧入すると絶縁部材が損傷を受けて剥がれてしまうためである。

固定子コア２の外周面に絶縁部材を塗布すると、固定子コア２の外周面にある例えば数１０μｍ程度の凹凸が塗布された絶縁部材で平坦化され、固定子コア２の外周面の真円度を向上させることができる。固定子コア２の外周面の真円度が高まることで、フレーム５に固定される固定子コア２の内面の真円度も高まり、コギングトルクの低減を図ることができる。

なお、固定子コア２を打抜いた際に、打抜き誤差によって固定子コア２の外径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合に、固定子コア２の外周面の内の凹部（数１０μｍ程度の凹み）の箇所での絶縁部材の塗布厚さを、例えば塗布回数を変えることなどにより、上記箇所以外での塗布厚さよりも厚くすることで、固定子コア２の外周面の真円度を向上させ、これにより、フレーム５に固定される固定子コア２の内面の歪みを防止して、固定子コア２の内面の真円度を向上させるようにすることもできる。また、フレーム５の内面を加工した際に、加工誤差によってフレーム５の内径に例えば数１０μｍ程度の凹凸が生じている場合にも、固定子コア２の外周面のうち、フレーム５の内面の凹部（数１０μｍ程度の凹み）に対応する箇所での絶縁部材の塗布厚さを、例えば塗布回数を変えることなどにより、上記箇所以外での塗布厚さよりも厚くすることで、フレーム５に固定される固定子コア２の内面の歪みを防止して、固定子コア２の内面の真円度を向上させるようにすることができる。

尚、実施例３においても、必ずしも固定子コア２外周面のすべてに化学絶縁処理膜７や絶縁部材を形成する必要はないものの、一部にしか形成しない場合にはカシメ４とフレーム５を介した短絡に流れる渦電流を完全に断ち切ることはできない。そのため、固定子コア２外周面のすべてに化学絶縁処理膜７や絶縁部材を形成することが好ましい。

また、上述の実施例２および実施例３では、フレーム５と固定子コア２が互いに対向する面において、フレーム５もしくは固定子コア２のいずれか一方に化学絶縁処理膜７を施す構成を示したが、この発明は上記構成に限定されるものではなく、フレーム５および固定子コア２の両方、すなわちフレーム５の内面と固定子コア２の外周面との両方に化学絶縁処理膜７を施す構成であってもよい。

１ 固定子
２ 固定子コア
３ 分割コア
４ カシメ
５ フレーム
６ 絶縁シート
７ 化学絶縁処理膜
８ カシメ４の箇所の短絡経路
９ カシメ４とフレーム５を介する短絡経路
１００，２００，３００，５００ 回転電機

Claims (7)

1. 金属製のフレームと、カシメが施された固定子コアと、前記金属製のフレームと前記固定子コアの間に両者に接して配置される絶縁材とを有する回転電機であって、
   前記絶縁材で前記フレームと前記固定子コアとを絶縁し、且つ、前記フレームの内面の凹こみもしくは前記固定子コアの外周面の凹こみを前記絶縁材により平坦化したことを特徴とする回転電機。
2. 前記固定子コアが分割コアからなるとともに、該分割コアが積層された複数の電磁鋼板からなり、該電磁鋼板がカシメにより固定され、該固定子コアが前記フレームに焼きばめ、冷やしばめもしくは圧入で固定されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記絶縁材が、絶縁シート、化学絶縁処理膜もしくは塗布される絶縁部材のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 前記絶縁シートが、前記フレームと固定子コアの間に挟み込まれ、前記固定子コアが前記フレームに焼きばめまたは冷やしばめのいずれかで固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機。
5. 前記化学絶縁処理膜が、前記固定子コアと対向する前記フレームの内面もしくは前記フレームに対向する前記固定子コアの外周面に形成され、前記固定子コアが前記フレームに焼きばめまたは冷やしばめもしくは圧入のいずれかで固定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記化学絶縁処理膜が、金属を化成処理して形成される絶縁物であることを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 前記絶縁部材が、ポリイミドもしくはエポキシであり、前記固定子コアが前記フレームに焼きばめもしくは冷やしばめのいずれかで固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機。